一种T型三电平单相并网逆变器的控制方法及系统

摘要

本申请公开了一种T型三电平单相并网逆变器的控制方法及系统，该方法包括：获取当前时刻的电网电压、逆变器输出电流和直流母线电压；计算当前时刻下逆变器的参考输出电压；计算每一种开关状态下预设控制目标函数的函数值，将得到的九个目标函数值中数值最小的一个目标函数值作为最优目标函数值，并根据该最优目标函数值，确定下一时刻最优的直流母线电压。本申请在构建了预设控制目标函数的基础上，通过有限的开关状态模型，进而实现了对下一时刻直流母线电压的预测控制，由此便可实现对逆变器有功功率、无功功率和中性点电压平衡控制，而无需利用复杂的PWM控制和电流闭内环，从而简化了T型三电平单相并网逆变器的控制过程。

说明书

技术领域

本发明涉及并网逆变器控制技术领域，特别涉及一种T型三电平单相并网 逆变器的控制方法及系统。

背景技术

近年来，随着能源消耗逐年增加，常规能源日益枯竭，太阳能和风能等 可再生能源得到迅速的发展。并网逆变器作为分布式发电系统与电网连接的 桥梁，是分布式发电系统的核心。其中，T型三电平单相并网逆变器是一种重 要的并网逆变器，其具有较少的功率开关管以及逆变器效率高等优点。

现有技术主要是通过dq旋转坐标系下的PI控制法或静止坐标系下的准谐 振控制法等控制方法对T型三电平单相并网逆变器进行控制。然而，这些控制 方法均涉及PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)控制和电流闭内 环，导致其控制过程较为复杂，灵活性较差。

综上所述可以看出，如何简化T型三电平单相并网逆变器的控制过程，从 而提高控制灵活度是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种T型三电平单相并网逆变器的控制 方法及系统，简化了T型三电平单相并网逆变器的控制过程，从而提高了控制 灵活度。其具体方案如下：

一种T型三电平单相并网逆变器的控制方法，应用于T型三电平单相并网 逆变器，所述逆变器包括功率开关管集，所述功率开关管集包括位于a相桥臂 的第一功率开关管组和位于b相桥臂的第二功率开关管组，每一功率开关管组 均包括四个功率开关管；其中，所述功率开关管集可形成九种开关状态；所 述方法包括：

获取当前时刻的电网电压、逆变器输出电流和直流母线电压，其中，所 述逆变器输出电流为所述a相桥臂或所述b相桥臂的输出电流，所述直流母线 电压包括正母线电压和负母线电压；

利用所述电网电压和所述逆变器输出电流，计算当前时刻下所述逆变器 的参考输出电压；

利用所述参考输出电压、所述逆变器输出电流、当前时刻的直流母线电 压和所述九种开关状态，分别计算每一种开关状态下预设控制目标函数的函 数值，相应的得到九个目标函数值；所述预设控制目标函数为预先确定的用 于计算中性点电压偏离程度的函数；

将所述九个目标函数值中数值最小的一个目标函数值作为最优目标函数 值，并根据该最优目标函数值，确定下一时刻最优的直流母线电压。

优选的，所述利用所述电网电压和所述逆变器输出电流，计算当前时刻 下所述逆变器的参考输出电压的过程具体包括：

利用线性插值法，对当前时刻和历史时刻下所述逆变器的参考输出电流 进行插值运算，得到下一时刻所述逆变器的参考输出电流，其中，所述逆变 器的参考输出电流为所述a相桥臂或所述b相桥臂的参考输出电流；

利用所述电网电压、所述逆变器输出电流和下一时刻所述逆变器的参考 输出电流，计算得到所述参考输出电压。

优选的，所述利用所述参考输出电压、所述逆变器输出电流、当前时刻 的直流母线电压和所述九种开关状态，分别计算每一种开关状态下预设控制 目标函数的函数值，相应的得到九个目标函数值的过程包括：

利用当前时刻的直流母线电压和所述九种开关状态，分别计算当前时刻 下所述逆变器每一种开关状态所对应的输出电压，相应地得到九个输出电压 值；

利用所述逆变器输出电流、当前时刻的直流母线电压和所述九种开关状 态，分别计算下一时刻所述逆变器每一种开关状态所对应的直流母线电压， 相应地得到九组直流母线电压值，其中，一组直流母线电压值包括一个正母 线电压值和一个负母线电压值；

利用所述参考输出电压、所述九个输出电压值和所述九组直流母线电压 值，分别计算每一种开关状态下所述预设控制目标函数的函数值，相应的得 到所述九个目标函数值；其中所述九个目标函数值与所述九组直流母线电压 值一一对应。

优选的，所述根据该最优目标函数值，确定下一时刻最优的直流母线电 压的过程包括：

将与该最优目标函数值所对应的一组直流母线电压值确定为下一时刻最 优的直流母线电压的电压值。

优选的，所述预设控制目标函数为：

$g\left(k\right)=\left(\right|u_{ab}^{*}\left(k\right)-u_{ab}\left(k\right)\left|\right)+{\lambda }_v\left(\right|V_p\left(k+1\right)-V_n\left(k+1\right)\left|\right);$

其中，为所述参考输出电压，u_ab(k)表示所述输出电压值、V_p(k+1)表 示下一时刻的正母线电压值，V_n(k+1)表示下一时刻的负母线电压值，λ_v为中 性点电压平衡权重系数。

优选的，λ_v的取值为0.3。

本发明还公开了一种T型三电平单相并网逆变器的控制系统，应用于T型 三电平单相并网逆变器，所述逆变器包括功率开关管集，所述功率开关管集 包括位于a相桥臂的第一功率开关管组和位于b相桥臂的第二功率开关管组， 每一功率开关管组均包括四个功率开关管；其中，所述功率开关管集可形成 九种开关状态；所述系统包括：

数据获取模块，用于获取当前时刻的电网电压、逆变器输出电流和直流 母线电压，其中，所述逆变器输出电流为所述a相桥臂或所述b相桥臂的输出 电流；

第一计算模块，用于利用所述电网电压和所述逆变器输出电流，计算当 前时刻下所述逆变器的参考输出电压；

第二计算模块，用于利用所述参考输出电压、所述逆变器输出电流、当 前时刻的直流母线电压和所述九种开关状态，分别计算每一种开关状态下预 设控制目标函数的函数值，相应的得到九个目标函数值；所述预设控制目标 函数为预先确定的用于计算中性点电压偏离程度的函数；

电压确定模块，用于将所述九个目标函数值中数值最小的一个目标函数 值作为最优目标函数值，并根据该最优目标函数值，确定下一时刻最优的直 流母线电压。

优选的，所述第一计算模块包括：

第一计算单元，用于利用线性插值法，对当前时刻和历史时刻下所述逆 变器的参考输出电流进行插值运算，得到下一时刻所述逆变器的参考输出电 流，其中，所述逆变器的参考输出电流为所述a相桥臂或所述b相桥臂的参考 输出电流；

第二计算单元，用于利用所述电网电压、所述逆变器输出电流和下一时 刻所述逆变器的参考输出电流，计算得到所述参考输出电压。

优选的，所述第二计算模块包括：

第三计算单元，用于利用当前时刻的直流母线电压和所述九种开关状态， 分别计算当前时刻下所述逆变器每一种开关状态所对应的输出电压，相应地 得到九个输出电压值；

第四计算单元，用于利用所述逆变器输出电流、当前时刻的直流母线电 压和所述九种开关状态，分别计算下一时刻所述逆变器每一种开关状态所对 应的直流母线电压，相应地得到九组直流母线电压值；

第五计算单元，用于利用所述参考输出电压、所述九个输出电压值和所 述九组直流母线电压值，分别计算每一种开关状态下所述预设控制目标函数 的函数值，相应的得到所述九个目标函数值；其中所述九个目标函数值与所 述九组直流母线电压值一一对应。

优选的，所述预设控制目标函数为：

$g\left(k\right)=\left(\right|u_{ab}^{*}\left(k\right)-u_{ab}\left(k\right)\left|\right)+{\lambda }_v\left(\right|V_p\left(k+1\right)-V_n\left(k+1\right)\left|\right);$

其中，为所述参考输出电压，u_ab(k)表示所述输出电压值、V_p(k+1)表 示下一时刻的正母线电压值，V_n(k+1)表示下一时刻的负母线电压值，λ_v为中 性点电压平衡权重系数。

本发明中，T型三电平单相并网逆变器的控制方法包括：获取当前时刻的 电网电压、逆变器输出电流和直流母线电压；接着利用电网电压和逆变器输 出电流，计算当前时刻下逆变器的参考输出电压；然后利用参考输出电压、 逆变器输出电流、当前时刻的直流母线电压和九种开关状态，分别计算每一 种开关状态下预设控制目标函数的函数值，相应的得到九个目标函数值，其 中，预设控制目标函数为预先确定的用于计算中性点电压偏离程度的函数； 最后将九个目标函数值中数值最小的一个目标函数值作为最优目标函数值， 并根据该最优目标函数值，确定下一时刻最优的直流母线电压。由上可见， 本发明利用用于计算中性点电压偏离程度的预设控制目标函数，确定逆变器 九种开关状态中每一个开关状态所对应的目标函数值，然后根据九个目标函 数值中数值最小的一个目标函数值来确定下一时刻最优的直流母线电压，也 即，本发明在构建了预设控制目标函数的基础上，通过有限的开关状态模型， 进而实现了对下一时刻直流母线电压的预测控制，由此便可实现对逆变器有 功功率、无功功率和中性点电压平衡控制，而无需利用复杂的PWM控制和电 流闭内环，可见本发明简化了T型三电平单相并网逆变器的控制过程，从而提 高了控制灵活度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为T型三电平单相并网逆变器的拓扑结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种T型三电平单相并网逆变器的控制方法流 程图；

图3为本发明实施例公开的一种具体的T型三电平单相并网逆变器的控制 方法流程图；

图4为本发明实施例公开的一种T型三电平单相并网逆变器的控制系统结 构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种T型三电平单相并网逆变器的控制方法，应用于 T型三电平单相并网逆变器，图1为T型三电平单相并网逆变器的拓扑结构示意 图，T型三电平单相并网逆变器包括功率开关管集，功率开关管集包括位于a 相桥臂的第一功率开关管组和位于b相桥臂的第二功率开关管组，其中，第一 功率开关管组包括功率开关管Sa1、功率开关管Sa2、功率开关管Sa3和功率开 关管Sa4；第二功率开关管组包括功率开关管Sb1、功率开关管Sb2、功率开关 管Sb3和功率开关管Sb4。需要说明的是，功率开关管Sa1的驱动信号和功率开 关管Sa3的驱动信号为互补信号，功率开关管Sa2的驱动信号和功率开关管Sa4 的驱动信号为互补信号，功率开关管Sb1的驱动信号和功率开关管Sb3的驱动 信号为互补信号,功率开关管Sb2的驱动信号和功率开关管Sb4的驱动信号为 互补信号。

其中，功率开关管集可形成九种开关状态，表1中示出了上述九种开关状 态。

表1

j Sa1 Sa2 Sa3 Sa4 Sa Sb1 Sb2 Sb3 Sb4 Sb 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 -1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 2 0 1 1 0 0 0 0 1 1 -1 3 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 4 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 5 0 0 1 1 -1 0 0 1 1 -1 6 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 7 0 0 1 1 -1 0 1 1 0 0 8 0 0 1 1 -1 1 1 0 0 1

表1中的Sa表示a相的开关状态，Sb表示b相的开关状态；根据a相桥臂上 功率开关管Sa1～Sa4九种不同的开断状态，相应地可以确定出a相的开关状态 Sa；根据b相桥臂上功率开关管Sb1～Sb4九种不同的开断状态，相应地可以确 定出a相的开关状态Sb，表1中每一功率开关管开通时对应数字1，关断时对应 数字0。当Sa或Sb为1的时候，表示输出与母线电压正极P点相连；当Sa或Sb 为0的时候，表示输出与母线电压中性点O点相连；当Sa或Sb为-1的时候，表 示输出与母线电压负极N点相连。从表1中可以看出，T型三电平单相并网逆变 器中功率开关管集形成的开关状态可表示为：

S_j＝[SaSb]^T；

其中，j＝0,…,8；可见，T型三电平单相并网逆变器中功率开关管集形成 的开关状态共有九种。

图2示出了本发明实施例公开的T型三电平单相并网逆变器的控制方法， 该方法包括：

步骤S11：获取当前时刻的电网电压、逆变器输出电流和直流母线电压， 其中，逆变器输出电流为a相桥臂或b相桥臂的输出电流，直流母线电压包括 正母线电压和负母线电压；

步骤S12：利用电网电压和逆变器输出电流，计算当前时刻下逆变器的参 考输出电压；

步骤S13：利用参考输出电压、逆变器输出电流、当前时刻的直流母线电 压和九种开关状态，分别计算每一种开关状态下预设控制目标函数的函数值， 相应的得到九个目标函数值；预设控制目标函数为预先确定的用于计算中性 点电压偏离程度的函数；

步骤S14：将九个目标函数值中数值最小的一个目标函数值作为最优目标 函数值，并根据该最优目标函数值，确定下一时刻最优的直流母线电压。

本发明实施例中，T型三电平单相并网逆变器的控制方法包括：获取当前 时刻的电网电压、逆变器输出电流和直流母线电压；接着利用电网电压和逆 变器输出电流，计算当前时刻下逆变器的参考输出电压；然后利用参考输出 电压、逆变器输出电流、当前时刻的直流母线电压和九种开关状态，分别计 算每一种开关状态下预设控制目标函数的函数值，相应的得到九个目标函数 值，其中，预设控制目标函数为预先确定的用于计算中性点电压偏离程度的 函数；最后将九个目标函数值中数值最小的一个目标函数值作为最优目标函 数值，并根据该最优目标函数值，确定下一时刻最优的直流母线电压。

由上可见，本发明实施例利用用于计算中性点电压偏离程度的预设控制 目标函数，确定逆变器九种开关状态中每一个开关状态所对应的目标函数值， 然后根据九个目标函数值中数值最小的一个目标函数值来确定下一时刻最优 的直流母线电压，也即，本发明实施例在构建了预设控制目标函数的基础上， 通过有限的开关状态模型，进而实现了对下一时刻直流母线电压的预测控制， 由此便可实现对逆变器有功功率、无功功率和中性点电压平衡控制，而无需 利用复杂的PWM控制和电流闭内环，可见本发明实施例简化了T型三电平单 相并网逆变器的控制过程，从而提高了控制灵活度。

本发明实施例公开了一种具体的T型三电平单相并网逆变器的控制方法， 参见图3所示，相对于上一实施例，本实施例对技术方案展开了进一步的说明 和优化。具体如下：

上一实施例步骤S12具体可以包括：

步骤S121：利用线性插值法，对当前时刻和历史时刻下逆变器的参考输 出电流进行插值运算，得到下一时刻逆变器的参考输出电流，其中，逆变器 的参考输出电流为a相桥臂或b相桥臂的参考输出电流；

步骤S122：利用电网电压、逆变器输出电流和下一时刻逆变器的参考输 出电流，计算得到参考输出电压。

进一步的，上一实施例步骤S13具体可以包括：

步骤S131：利用当前时刻的直流母线电压和九种开关状态，分别计算当 前时刻下逆变器每一种开关状态所对应的输出电压，相应地得到九个输出电 压值；

步骤S132：利用逆变器输出电流、当前时刻的直流母线电压和九种开关 状态，分别计算下一时刻逆变器每一种开关状态所对应的直流母线电压，相 应地得到九组直流母线电压值，其中，一组直流母线电压值包括一个正母线 电压值和一个负母线电压值；

步骤S133：利用参考输出电压、九个输出电压值和九组直流母线电压值， 分别计算每一种开关状态下预设控制目标函数的函数值，相应的得到九个目 标函数值；其中九个目标函数值与九组直流母线电压值一一对应。

更进一步的，上一实施例步骤S14具体可以包括：

步骤S141：将九个目标函数值中数值最小的一个目标函数值作为最优目 标函数值；

步骤S142：将与该最优目标函数值所对应的一组直流母线电压值确定为 下一时刻最优的直流母线电压的电压值。

本发明实施例公开了又一种具体的T型三电平单相并网逆变器的控制方 法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案展开了进一步的说明和优化。 具体如下：

获取当前时刻的电网电压e_g(k)、逆变器输出电流i_a(k)(此处为a相桥臂的 输出电流)、正母线电压V_p(k)和负母线电压V_n(k)。

利用线性插值法，对当前时刻(即k时刻)逆变器的参考输出电流、(k-1) 时刻逆变器的参考输出电流和(k-2)时刻逆变器的参考输出电流进行插值运 算，得到下一时刻(即k+1时刻)的参考输出电流，具体公式为：

$i_a^{*}(k+1)=i_a^{*}\left(k\right)-i_a^{*}(k-1)+i_a^{*}(k-2)---\left(1\right)$

其中，上述逆变器的参考输出电流是指a相桥臂的参考输出电流。

利用电网电压e_g(k)、逆变器输出电流i_a(k)和下一时刻逆变器的参考输出 电流计算得到参考输出电压具体公式为：

$u_{ab}^{*}\left(k\right)=\frac{L}{T_s}[i_a^{*}(k+1)-i_a\left(k\right)]+e_g\left(k\right)+{\mathrm{Ri}}_a\left(k\right)---\left(2\right)$

其中，L表示电感，T_s表示采样周期；

利用正母线电压V_p(k)、负母线电压V_n(k)和九种开关状态，分别计算当前 时刻下逆变器每一种开关状态所对应的输出电压，相应地得到九个输出电压 值u_ab(k)，具体公式为：

u_ab(k)＝V_p(k)(Sa1-Sb1)+V_n(k)(Sa2-Sb2)(3)

利用逆变器输出电流i_a(k)、正母线电压V_p(k)、负母线电压V_n(k)和九种开 关状态，分别计算下一时刻逆变器每一种开关状态所对应的直流母线电压， 相应地得到九组直流母线电压值(包括正母线电压值V_p(k+1)和负母线电压值 V_n(k+1))，具体的计算公式为：

$\left(\begin{array}{c}{i}_{C1}\left(k\right)=-\left(\right(Sa==1)·i_a(k)-(Sb==1)·i_a(k\left)\right)-\left(\right(Sa==0)·i_a(k)-(Sb==0)·i_a(k\left)\right)\\ i_{C2}\left(k\right)=-\left(\right(Sa=1)·i_a(k)-(Sb==1)·i_a(k\left)\right)\end{array}\right)---\left(4\right)$

$\{\begin{array}{c}{V}_p(k+1)=V_p\left(k\right)+\frac{T_s}{C_2}{i}_{C2}\left(k\right)\\ V_n(k+1)=V_n\left(k\right)+\frac{T_s}{C_1}{i}_{C1}\left(k\right)\end{array}---\left(5\right)$

其中，C₁和C₂表示母线电容；i_C1(k)和i_C2(k)是母线电容电流，(Sa＝＝1)表 示当Sa＝1时，输出1，当Sa＝0时，输出0；而(Sa＝＝0)、(Sb＝＝1)和(Sb＝＝0)与(Sa＝＝1) 的情况类似，在此不便赘述。根据上述公式可以知道，本发明通过T型三电平 单相并网逆变器的功率开关管集的九种开关状态以及逆变器输出电流i_a(k)， 便可预测出下一时刻逆变器每一种开关状态所对应的直流母线电压值，而无 需利用仪器设备对逆变器的母线电容电流i_C1(k)和i_C2(k)进行测量，从而为本发 明无需利用复杂的PWM控制和电流闭内环便可实现对逆变器的控制打下重要 基础。

上述公式(4)的推导过程如下：

从图1可推导出，T型三电平单相并网逆变器的母线电容电流i_C1(k)和i_C2(k) 可表示为：

$\left(\begin{array}{c}{i}_{C2}\left(k\right)=i_{dc}\left(k\right)-i_p\left(k\right)\\ i_{C1}\left(k\right)=i_{C2}\left(k\right)-i_o\left(k\right)=i_{dc}\left(k\right)-i_p\left(k\right)-i_o\left(k\right)\end{array}\right)---(4-1)$

考虑到逆变器中性点平衡控制的目的是为实现母线电容能量平衡，此时 直流母线电流i_dc的取值为0，则有：

$\left(\begin{array}{c}{i}_{C2}\left(k\right)=-i_p\left(k\right)\\ i_{C1}\left(k\right)=i_{C2}\left(k\right)-i_o\left(k\right)=-i_p\left(k\right)-i_o\left(k\right)\end{array}\right)---(4-2)$

另外，根据T型三电平单相并网逆变器中功率开关管集的九种开关状态以 及逆变器输出电流i_a(k)和i_b(k)，可得到逆变器的中性点电流：

$\left(\begin{array}{c}{i}_p\left(k\right)=\left(\right(Sa==1)·i_a(k)+(Sb==1)·i_b(k\left)\right)\\ i_o\left(k\right)=\left(\right(Sa==0)·i_a(k)+\left(Sb==0\right)·i_b\left(k\right))\end{array}\right)---(4-3)$

考虑到对于T型三电平单相并网逆变器来说，有i_a(k)＝-i_b(k)(4-4)

根据式(4-3)和式(4-4)，可以得到公式(4)。

在上述步骤的基础上，进而利用参考输出电压九个输出电压值 u_ab(k)和九组直流母线电压值，分别计算每一种开关状态下预设控制目标函数 的函数值，相应的得到九个目标函数值；其中，预设控制目标函数为：

$g\left(k\right)=\left(\right|u_{ab}^{*}\left(k\right)-u_{ab}\left(k\right)\left|\right)+{\lambda }_v\left(\right|V_p\left(k+1\right)-V_n\left(k+1\right)\left|\right);$

其中，为参考输出电压，u_ab(k)表示输出电压值、V_p(k+1)表示下一 时刻的正母线电压值，V_n(k+1)表示下一时刻的负母线电压值，λ_v为中性点电 压平衡权重系数。考虑到λ_v越大，中性点电压平衡性能越好，当对电流的跟 踪性能则变差，故在本实施例中，优先将λ_v的取值设为0.3。利用公式得到的 九个目标函数值分别与九组直流母线电压值一一对应。

将九个目标函数值中数值最小的一个目标函数值作为最优目标函数值； 接着将与该最优目标函数值所对应的一组直流母线电压值确定为下一时刻最 优的直流母线电压的电压值，由此简化了T型三电平单相并网逆变器的控制过 程，从而提高了控制灵活度。

本发明实施例还公开了一种T型三电平单相并网逆变器的控制系统，应用 于T型三电平单相并网逆变器，逆变器包括功率开关管集，功率开关管集包括 位于a相桥臂的第一功率开关管组和位于b相桥臂的第二功率开关管组，每一 功率开关管组均包括四个功率开关管；其中，功率开关管集可形成九种开关 状态；参见图4所示，本实施例中的系统包括：

数据获取模块11，用于获取当前时刻的电网电压、逆变器输出电流和直 流母线电压，其中，逆变器输出电流为a相桥臂或b相桥臂的输出电流；

第一计算模块12，用于利用电网电压和逆变器输出电流，计算当前时刻 下逆变器的参考输出电压；

第二计算模块13，用于利用参考输出电压、逆变器输出电流、当前时刻 的直流母线电压和九种开关状态，分别计算每一种开关状态下预设控制目标 函数的函数值，相应的得到九个目标函数值；预设控制目标函数为预先确定 的用于计算中性点电压偏离程度的函数；

电压确定模块14，用于将九个目标函数值中数值最小的一个目标函数值 作为最优目标函数值，并根据该最优目标函数值，确定下一时刻最优的直流 母线电压。

具体的，上述第一计算模块12可以包括第一计算单元和第二计算单元： 其中，

第一计算单元可用于利用线性插值法，对当前时刻和历史时刻下逆变器 的参考输出电流进行插值运算，得到下一时刻逆变器的参考输出电流，其中， 逆变器的参考输出电流为a相桥臂或所述b相桥臂的参考输出电流；

第二计算单元可用于利用电网电压、逆变器输出电流和下一时刻逆变器 的参考输出电流，计算得到参考输出电压。

进一步的，本实施例中第二计算模块13具体可以包括第三计算单元和第 四计算单元：其中，

第三计算单元可用于利用当前时刻的直流母线电压和九种开关状态，分 别计算当前时刻下逆变器每一种开关状态所对应的输出电压，相应地得到九 个输出电压值；

第四计算单元可用于利用逆变器输出电流、当前时刻的直流母线电压和 九种开关状态，分别计算下一时刻逆变器每一种开关状态所对应的直流母线 电压，相应地得到九组直流母线电压值；

第五计算单元可用于利用参考输出电压、九个输出电压值和九组直流母 线电压值，分别计算每一种开关状态下预设控制目标函数的函数值，相应的 得到九个目标函数值；其中九个目标函数值与九组直流母线电压值一一对应。

本实施例中，预设控制目标函数为：

$g\left(k\right)=\left(\right|u_{ab}^{*}\left(k\right)-u_{ab}\left(k\right)\left|\right)+{\lambda }_v\left(\right|V_p\left(k+1\right)-V_n\left(k+1\right)\left|\right);$

其中，为参考输出电压，u_ab(k)表示输出电压值、V_p(k+1)表示下一 时刻的正母线电压值，V_n(k+1)表示下一时刻的负母线电压值，λ_v为中性点电 压平衡权重系数。

关于本实施例中每个计算单元的更具体的功能，可参考上一实施例公开 的相应方法，在此不再赘述。

本发明实施例中，T型三电平单相并网逆变器的控制系统包括：数据获取 模块，用于获取当前时刻的电网电压、逆变器输出电流和直流母线电压；第 一计算模块，用于利用电网电压和逆变器输出电流，计算当前时刻下逆变器 的参考输出电压；第二计算模块，用于利用参考输出电压、逆变器输出电流、 当前时刻的直流母线电压和九种开关状态，分别计算每一种开关状态下预设 控制目标函数的函数值，相应的得到九个目标函数值，其中，预设控制目标 函数为预先确定的用于计算中性点电压偏离程度的函数；最后通过电压确定 模块，将九个目标函数值中数值最小的一个目标函数值作为最优目标函数值， 并根据该最优目标函数值，确定下一时刻最优的直流母线电压。

由上可见，本发明实施例利用用于计算中性点电压偏离程度的预设控制 目标函数，确定逆变器九种开关状态中每一个开关状态所对应的目标函数值， 然后根据九个目标函数值中数值最小的一个目标函数值来确定下一时刻最优 的直流母线电压，也即，本发明实施例在构建了预设控制目标函数的基础上， 通过有限的开关状态模型，进而实现了对下一时刻直流母线电压的预测控制， 由此便可实现对逆变器有功功率、无功功率和中性点电压平衡控制，而无需 利用复杂的PWM控制和电流闭内环，可见本发明实施例简化了T型三电平单 相并网逆变器的控制过程，从而提高了控制灵活度。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语 仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求 或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术 语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而 使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且 还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或 者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……” 限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存 在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种T型三电平单相并网逆变器的控制方法及系 统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行 了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想； 同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及 应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明 的限制。